인쇄 회로 기판(PCB)은 대부분의 최신 전자 기기에서 각 지점을 연결하는 선과 패드가 있는 보드입니다. 작은 판이라 해도 생산 과정은 매우 복잡하고 섬세합니다. 여기서는 사진과 동영상과 함께 PCB 제조 공정에 대한 단계별 소개를 제공할 것입니다.
1단계. PCB CAD 파일
PCB 생산의 첫 단계는 PCB 레이아웃을 정리하고 점검하는 것입니다. PCB 제조업체들은 PCB 설계 회사에서 CAD 파일을 받아 통합 포맷인 Extended Gerber RS-274X 또는 Gerber X2로 변환하는데, 각 CAD 소프트웨어는 고유한 파일 형식을 가지고 있기 때문입니다. 전자 엔지니어는 PCB 배치가 제조 공정에 부합하는지, 결함이 있는지 등을 점검합니다.
집에서 PCB를 만들 때는 PCB 레이아웃을 레이저 프린터로 종이에 인쇄한 후 구리 코팅 라미네이트로 옮길 수 있습니다. 인쇄 과정 중에는 잉크와 끊김점이 부족하기 때문에 오일 베이스 펜으로 잉크를 수동으로 보충해야 합니다.
하지만 공장에서는 일반적으로 PCB 레이아웃을 필름에 인쇄하기 위해 복사 작업을 사용합니다. 다층 PCB의 경우, 각 층의 인쇄 레이아웃 필름은 순서대로 배열됩니다.
그 후 필름에 정렬 구멍을 뚫습니다. 구멍 정렬은 매우 중요하며, PCB 재료의 층을 정렬하는 것이 필수적입니다.
2단계. 판 제작
구리판을 닦아. 먼지가 있으면 최종 회로에 단락이나 개방 회로가 생길 수 있습니다.
아래 사진은 8층 PCB의 예시로, 실제로는 3개의 구리 코팅 적층판과 2개의 구리 필름으로 구성되어 있으며, 이들을 임신 전부로 결합합니다. 생산 순서는 중간 보드(4층과 5번 회로)를 차례로 쌓아 고정하는 것으로 시작합니다. 4층 PCB 생산도 비슷하며, 코어 보드와 두 개의 구리 필름을 포함합니다.
3단계. PCB 내부 층
먼저 중간 코어 보드의 2층 회로를 만드세요. CCL이 세척된 후에는 표면에 감광성 필름이 덮입니다. 필름은 빛에 의해 경화되어 구리 호일에 보호막을 형성합니다.
2층 PCB 트레이스 필름과 이중 구리 클래드 라미네이트를 상단 PCB 트레이스 필름에 삽입하여 상단과 하단 PCB 트레이스 필름의 정확한 스택을 보장합니다.
기계는 UV 램프로 구리 호일의 감광성 필름을 방사선으로 照射합니다. 투명 필름은 빛에 경화되었고, 여전히 경화된 감광성 필름은 없습니다. 경화 필름 아래에 덮인 구리 호일은 PCB 레이아웃에 필요하며, 이는 수동 PCB에서 레이저 프린터 잉크의 역할과 동등합니다. 또한, 검은 필름으로 덮인 구리 호일은 부식되어 경화된 투명 필름이 보존됩니다.
경화되지 않은 감광성 필름을 가성소다로 헹구면, 경화된 필름이 원하는 구리 호일 회로를 덮게 됩니다.
그 다음 NaOH 같은 강한 베이스를 사용해 원치 않는 구리 호일을 부식시키세요.
경화된 감광 필름을 떼어내어 원하는 PCB 배치에 맞게 구리 호일을 노출시킵니다.
4단계. 보드 앤 체크
코어 보드는 성공적으로 생산되었습니다. 그 다음 정렬 구멍을 뚫어 다른 재료에 쉽게 접근할 수 있게 하세요.
한 번 코어보드가 다른 보드와 라미네이트되면 수정할 수 없습니다. 그래서 PCB 검사는 매우 중요합니다. 기계는 자동으로 PCB 레이아웃과 비교하여 오류를 찾습니다.
PCB 보드의 첫 두 층이 제작되었습니다.
5단계. 적층
여기서 Prepreg라는 새로운 원료가 도입되었는데, 이는 코어보드(PCB 층 > 4)와 코어보드와 외부 구리 호일 사이의 접착제 역할을 하며, 절연 역할도 합니다.
하부 구리 호일과 두 겹의 프리프레그가 배선 구멍과 하부 철판을 통해 미리 고정되었고, 완성된 코어 보드도 배선 구멍에 삽입되며, 마지막으로 두 겹의 프리프레그, 한 겹의 구리 호일, 한 겹의 베어링 프레스드 알루미늄 플레이트가 코어 플레이트를 덮고 있습니다.
작업 효율을 높이기 위해 공장에서는 세 개의 서로 다른 PCB 기판을 조립한 후 수리합니다. 상단 철판은 하단 철판과 쉽게 정렬되도록 자기적으로 끌립니다. 두 층의 철판이 위치 핀을 삽입해 성공적으로 정렬된 후, 기계는 철판 사이의 공간을 최대한 압축한 후 못으로 고정합니다.
철판으로 고정된 PCB 보드는 홀더에 놓인 후 진공 열 프레스로 보내져 적층됩니다. 높은 온도가 임신 내 에폭시를 녹여 코어와 구리 호일을 압력 하에 결합시킵니다.
접합 후에는 PCB를 누르는 상단 철판을 제거하세요. 그 다음 압력 베어링 알루미늄 판을 제거하세요. 알루미늄 플레이트는 또한 PCB의 외부 층에서 구리 호일의 평평함을 보장하기 위해 서로 다른 PCB를 절연하는 역할도 합니다. 마지막으로, 이 시점에 분리된 PCB는 매끄러운 구리 호일로 덮을 것입니다.
6단계. 구멍을 뚫으세요
그렇다면 서로 접촉하지 않은 PCB의 4층 구리 호일을 어떻게 연결하나요? 먼저 PCB에 관통 구멍을 뚫고, 그 구멍의 벽을 금속화하여 전기를 전달합니다.
펀처 위에 알루미늄을 한 겹 깔고 PCB를 그 위에 올려놓으세요. 드릴링은 비교적 느린 과정이기 때문에, 효율성을 높이기 위해 PCB 층 수에 따라 1개에서 3개의 동일한 보드를 겹쳐 구멍을 뚫습니다. 마지막으로 가장 윗부분 PCB를 알루미늄 층으로 덮으세요. 상부와 하부 알루미늄 판은 PCB의 구리 호일이 드릴링 시 찢어지는 것을 방지하기 위해 사용됩니다.
다음으로는 컴퓨터에서 올바른 드릴링 프로그램을 선택하면 나머지는 드릴링 머신이 자동으로 처리합니다. 드릴 비트는 공기 압력에 의해 구동되며, 최대 속도는 150,000rpm에 도달할 수 있습니다. 이처럼 빠른 속도가 구멍 벽의 평탄함을 보장하기에 충분하기 때문입니다.
드릴 비트 교체도 프로그램에 따라 기계가 자동으로 수행합니다. 가장 작은 드릴 비트는 지름 100마이크론에 이를 수 있지만, 인간 머리카락의 직경은 150마이크론입니다.
이전 공정에서는 녹은 에폭시가 PCB에서 압출되어 절단해야 했습니다. 여기서 복사 가공기는 PCB 주변부를 올바른 XY 좌표에 따라 절단합니다.
7단계. 구멍에 대한 구리 화학 침전
거의 모든 PCB 설계는 서로 다른 층의 선을 연결하는 관통구멍을 사용하기 때문에, 좋은 연결은 구멍 벽에 25마이크론 구리판을 붙여야 합니다. 구리 필름의 두께는 전기도금으로 이루어져야 하지만, 구멍 벽은 비전도성 에폭시 수지와 유리섬유 보드로 구성되어 있습니다. 첫 번째 단계는 구멍 벽에 전도성 물질 층을 증착하여 화학 증착을 통해 PCB 표면 전체에 1마이크론 구리판을 형성하는 것입니다. 화학 처리, 세척 등 모든 과정은 기계가 제어합니다.
다음으로, PCB의 외층을 구리 호일로 옮깁니다. 이 과정은 이전 PCB 내부 코어 보드의 전송 원리와 유사합니다. PCB 레이아웃은 포토프린팅 필름과 감광 필름을 통해 구리 호일에 전달됩니다. 유일한 차이점은 양극이 보드로 사용된다는 점입니다.
위에서 설명한 내부 PCB 레이아웃의 전송은 뺄셈을 사용하며, 음은 보드로 사용됩니다. PCB는 경화된 감광성 필름으로 회로로 덮여 있으며, 경화되지 않은 필름은 세척됩니다. 노출된 구리 호일을 에칭한 후, PCB 레이아웃 회로는 경화된 필름으로 보호됩니다. 외부 계층 PCB 레이아웃의 전송은 일반적인 방식을 따르며, 양극 필름이 보드입니다. 비회로 영역은 PCB 위에 경화된 감광성 필름으로 덮여 있습니다. 경화되지 않은 필름을 세척한 후 전기도금이 수행됩니다. 필름이 있는 곳은 전기도금이 불가능하고, 필름이 없는 곳은 구리로 도금한 후 주석 도금을 합니다. 필름이 제거된 후에는 알칼리성 에칭이 이루어지고 주석을 최종적으로 제거합니다.
세척한 PCB를 구리 호일 양면에 넣고, 감광성 몰드를 구리 호일에 눌러 넣으세요.
인쇄된 상부와 하부 PCB 레이아웃 필름은 구멍을 통해 고정되고, PCB 보드는 중앙에 배치됩니다. 그 후 빛을 투과하는 필름 아래의 감광성 필름은 자외선 램프의 조사로 경화되는데, 이 회로는 예약해야 합니다.
원하지 않는 감광성 필름을 세척한 후 PCB 보드를 점검하세요.
PCB는 클립으로 고정하고 구리 도금을 했습니다. 앞서 언급했듯이, 구멍의 충분한 전도성을 보장하기 위해 구멍 벽에 도금된 구리판의 두께는 25마이크론이어야 하며, 전체 시스템이 컴퓨터가 자동으로 제어하여 정확성을 보장합니다.
구리 필름이 전기도금된 후, 컴퓨터는 얇은 주석 층을 전기도금하라는 지시를 내립니다. 그 다음, 구리와 주석 도금이 적절한 두께인지 확인하세요.
다음으로, 완전한 자동화 조립 라인이 에칭 과정을 완성합니다. 그 다음, 경화된 감광성 필름을 PCB에서 세척합니다.
그 다음에는 강한 알칼리로 덮인 불필요한 구리 호일을 깨끗이 닦아내세요.
마지막으로, PCB 레이아웃의 구리 박지 표면에 있는 주석 제거 액체로 벗겨냅니다. 청소 후 4층 PCB 레이아웃이 완성됩니다.
